碳新篇：女性科学家的能源探索专辑_中国煤炭行业知识服务平台

首页 > 专题

碳新篇：女性科学家的能源探索专辑

来源：中国煤炭行业知识服务平台

近些年，“她力量”已撑起科研“半边天”，在煤炭领域做出卓越贡献的女性科学家们，她们的力量为学术领域的海洋激起的不平凡的浪花，于期刊发展的道路上也在贡献自己的力量。

煤炭行业知识服务平台聚焦煤炭行业中的女性科学家，盘点2022—2025年部分女科学家的论文。

行业视野: 其他
类别; 1123个
关键词; 878位
专家; 267篇
论文; 81645IP
点击量; 49391次
下载量

煤矿地下水库水岩作用机理研究——以大柳塔煤矿为例

作者(Author)：房满义, 李雪妍, 张根, 刘骞, 脱凯用, 刘淑琴

摘要：煤矿地下水库运行中发现顶板垮落岩石对矿井水具有净化作用，而水岩作用机理尚不明确。为揭示大柳塔煤矿地下水库水岩作用机理，选取水库顶板岩样和矿井水为研究对象，采用X射线衍射仪(XRD)、X射线荧光光谱仪（XRF）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）对顶板岩样进行了化学组成分析以及结构分析表征，开展了岩样中5种典型矿物与矿井水的静态作用试验研究，基于矿井水电导率以及其中K+、Na+、Mg2+、Ca2+四种阳离子的浓度变化，探讨了可能的水岩作用机理，并研究了Ca2+在绿泥石上的吸附等温线行为及其影响因素。研究结果表明，该水库中的水岩作用包括顶板岩样中可溶矿物的溶解作用，钠长石、钾长石、高岭石、伊利石、绿泥石的水解作用；其中矿井水中增加的K+主要来自钾长石、伊利石的水解作用。顶板岩样对矿井水中的金属离子具有吸附作用，顶板岩样对Mg2+的吸附作用大于顶板岩样中绿泥石的水解作用所释放的Mg2+，而矿井水中Ca2+的减少主要是顶板岩样中绿泥石的吸附作用所致，矿井水中生成CaCO3的沉淀作用也能引起Ca2+的减少。此外，水岩作用可能包括Ca-Mg、K-Mg的阳离子交换。绿泥石对Ca2+的吸附过程存在多分子层的非均匀吸附，且绿泥石表面的吸附位点是不规则的，吸附位点之间的吸附并非相互独立。

免费下载

煤炭科学技术

2022年第11期

165

265
改性褐煤对酸性矿山废水中Fe2+、Mn2+的吸附特性研究

作者(Author)：狄军贞, 张思怡, 杨逾, 梁冰, 王显军, 孟凡康, 李增新, 郭建志, 李拓达, 张伟

摘要：针对酸性矿山废水(Acid Mine Drainage, AMD)中Fe2+、Mn2+含量高，褐煤吸附饱和量有限等问题，以褐煤为试验材料，利用扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、X射线衍射仪（XRD）等手段分析褐煤的吸附机理。同时，采用静态烧杯试验，并基于NaCl浸泡改性、超声波辅助NaCl改性褐煤的方法以及吸附等温线、吸附动力学原理，研究褐煤及改性褐煤吸附Fe2+、Mn2+特性和机理。结果表明：褐煤的表面孔隙结构发达，褐煤主要由高岭石、方解石、菱铁矿、石英等矿物组成，含有丰富的—OH、—C〖KG-*5〗〖FY=,1〗O、—CHO等活性基团。超声波辅助NaCl改性褐煤对Fe2+、Mn2+的吸附效果最佳，平衡时吸附饱和量分别为6.775 0 mg/g和8.092 5 mg/g，较未改性褐煤提高了28.44%、22.47%。褐煤及其改性褐煤对Fe2+、Mn2+的吸附过程均符合Langmuir等温模型。研究表明，褐煤及改性褐煤表面均匀并且为单分子层吸附，被吸附的Fe2+、Mn2+之间没有相互作用力。褐煤及改性褐煤的吸附能力大小为：超声波辅助NaCl改性褐煤>NaCl浸泡改性褐煤>褐煤。其中，吸附效果最好的超声波辅助NaCl〖JP2〗改性褐煤对Fe2+、Mn2+的Langmuir拟合方程分别为y=0.069 95x+0.139 24、y=0.070 73x+0.425 16。〖JP〗褐煤对AMD中Fe2+的吸附过程符合准二级动力学模型，说明褐煤对Fe2+的吸附机理以离子交换作用为主；NaCl浸泡改性褐煤、超声波辅助NaCl改性褐煤对AMD中Fe2+的吸附现象符合颗粒内扩散模型，表明该吸附过程是由膜扩散和颗粒内扩散共同控制。褐煤及改性褐煤对AMD中Mn2+的吸附均符合准二级动力学模型，说明褐煤及改性褐煤对AMD中Mn2+的吸附以化学吸附为主。其中吸附效果最好的超声波辅助NaCl改性褐煤对Fe2+的颗粒内扩散模型方程为y=0.480 24x+0.453 12；对Mn2+的准二级动力学拟合方程为y=0.103 44x+3.415 11。

免费下载

煤炭科学技术

2022年第11期

151

242
煤与瓦斯的热流固耦合关系研究现状及展望

作者(Author)：郝建峰, 梁冰, 孙维吉, 石占山, 施永威, 赵航

摘要：为揭示煤与瓦斯的热流固交叉耦合关系，采用文献调研和理论分析的方法，探讨了含瓦斯煤应力场、渗流场和温度场的相互作用关系，阐明了各耦合项中蕴含的耦合关系，建立了煤层变形-瓦斯渗流-温度变化耦合作用模式，分析了煤与瓦斯热流固耦合作用的研究进展、存在的问题及后续研究方向，在现有耦合关系基础上增加了应力作用下的瓦斯吸附/解吸特征以及不同地质条件和开采条件下的解吸热效应特征，完善了煤与瓦斯热流固耦合关系。研究结果表明：已有的一些耦合关系存在方程形式不统一、普适性较弱等特点，且尚有一些耦合关系没有建立合适的方程，应力场和渗流场的耦合作用中缺少应力作用下的瓦斯吸附/解吸特征；解吸热源方程和吸附瓦斯量方程的适用条件、准确性及各种形式的方程存在的差异有待进一步研究；温度作用下的煤体物理力学参数变化方程普适性较弱，只能说明特定条件下温度场和应力场的耦合作用；已建立的热流固耦合模型中忽略了表示热能与应变能之间相互转化的耦合关系。对后续研究提出了几点建议：耦合机理研究方面，建议对应力作用下煤层瓦斯的吸附/解吸特征进行研究；建议对特殊的地质构造和开采条件下煤层中不同位置处的解吸热效应、变形能和摩擦热的演化特征等开展现场监测、实验室实验和数值模拟研究工作；建议对温度场、渗流场、应力场之间耦合影响的大小进行研究；在解耦计算方面，应开发大型的国产计算软件。研究成果对于完善煤与瓦斯热流固耦合理论和预防煤与瓦斯突出具有重要的理论和实际意义。

采矿与安全工程学报

2022年第05期

422
中低温煤焦油沥青的分离及基础物性研究

作者(Author)：王菲, 谷紫硕, 苏英杰, 朱亚明, 高丽娟, 程俊霞, 赵雪飞

摘要：中低温煤焦油沥青由于含有较多的脂肪族烃类物质而导致其在深加工过程中的反应活性不易控制，对中低温煤焦油沥青的分离及基础物性研究可为其高附加值利用提供一定的理论支撑。以中低温煤焦油沥青为原料，将由洗油、煤油和蒽油组成的混合溶剂油作为萃取剂，采用混合溶剂-重力沉降法对中低温煤沥青进行分离，分别得到轻相、重相中低温煤焦油沥青各4种，并利用核磁共振(1H-NMR)、红外光谱(FTIR)和热重分析(TGA)等技术对分离得到的8种中低温煤焦油沥青的基础物性进行研究。研究结果表明:轻相中低温煤焦油沥青在同种分离条件下的支链化指数均高于重相中低温煤焦油沥青，说明轻相沥青中的支链数量及长度明显低于重相中低温煤焦油沥青;重相中低温煤焦油沥青的软化点、结焦值以及C/H等均高于轻相中低温煤焦油沥青，且重相中低温煤焦油沥青的芳香性要高于轻相中低温煤焦油沥青，即随着混合溶剂油中蒽油添加量的增加，轻/重相中低温煤焦油沥青的芳香缩合度(fa)略有增加，但软化点、结焦值明显降低;随着蒽油含量的增加，轻/重相沥青的最大失重速率逐渐减少，通过控制混合溶剂中蒽油的含量可有效调控轻/重相中低温煤焦油沥青的热反应活性。

免费下载

煤质技术

2022年第05期

166

93
加压气化过程煤中矿物转化对典型有害元素迁移行为的影响

作者(Author)：王彩红, 刘淑琴, 姜哲, 郭小萌, 林雄超

摘要：揭示特定工况下有害元素的迁移规律、转化机理及影响因素，对建立气化过程中有害元素污染过程控制方法，实现煤炭的清洁转化具有重要的理论指导意义。煤中矿物质是有害元素赋存的主要载体，在加压气化过程中矿物的转化会直接影响有害元素的迁移。研究针对典型褐煤，在自制固定床加压气化实验考察了特定气化条件下煤中矿物质转变对有害元素 F，Hg，As，Se，Cd，Pb，U 和 Be 演化行为的影响。结合 FactSage 热力学模拟，解析了气化过程灰渣中有害元素的演变规律。结果表明，有害元素在原煤中主要与矿物质结合，并在气化过程呈 3 种不同形式的迁移行为。有害元素 As 易于富集在直径略小于 10 μm 的细颗粒矿物质中;F 倾向于与碱性元素结合，并可能被吸附于层状矿物质中;Pb 与黄铁矿伴存。经加压气化后，F，Hg，Se 和 Cd，尤其是 F 和 Hg，相对富集系数 RE<1，呈耗散趋势。 As 的 RE 随气化温度升高显著增大，由耗散转变为富集;而 Pb 则相反。 U 和 Be 在灰渣中富集， RE 始终大于 1。在矿物转化过程中，黄铁矿分解促进亲硫性有害元素 Hg，As，Se，Cd 和 Pb 的析出;高岭石等黏土矿物的转化有利于 F 的挥发。温度高于 800 °C 后，白云母、钙基矿物质的分解进一步影响 As，Pb，U 和 Be 的迁移。热力学模拟表明，As，U，Be 倾向于以砷酸盐、砷化镁、氧化铀和铝酸铍形式富集在气化灰渣中，在灰渣的堆放及无害化处理过程中需给予关注。

免费下载

煤炭学报

2022年第10期

262

363
煤直接液化溶剂研究述评

作者(Author)：李海军 , 张小彬 , 王兴宝 , 李文英

摘要：近 3 a我国石油对外依存度达70%以上，严重威胁到了国家能源安全，稳步发展煤直接液化制油技术对于缓解我国油品短缺和促进煤的清洁高效利用具有重要的现实意义。为深入了解煤直接液化溶剂的重要性及溶剂中的氢传递机制，较全面地总结对比了国内外煤直接液化工艺的发展历程，重点介绍了神华集团开发的煤直接液化工艺在溶剂方面以及反应条件上的改进。首先，阐述了煤直接液化溶剂在物理、化学方面的重要作用，溶剂中极性化合物对反应的影响以及溶剂之间的相互作用对煤加氢液化反应的影响，溶剂不仅具有溶胀、分散煤的作用，还能溶解氢气、供氢和传递氢、稳定和保护煤热解生成的自由基，促进煤大分子中键的断裂。其次，依据全二维气相色谱-飞行时间质谱/氢火焰离子化检测器定性定量分析得到溶剂的组成和分子结构，探讨了煤直接液化溶剂的评价方法，如特性因子法、红外吸收光谱法和核磁共振法等。第3，深入分析了煤直接液化溶剂氢转移机制，如氢穿梭机制、氢解机制、热解自由基机制和协同-双氢转移机制，以及操作条件温度和压力对煤直接液化氢转移机制的影响。最后，对于如何降低企业运行成本和提高液化反应的碳转化率和目标产物收率，围绕液化溶剂应开展的工作提出了建议。

免费下载

煤炭学报

2022年第10期

260

404
神华煤直接液化工艺中溶剂分子结构解析

作者(Author)：范欢欢, 白佳凯, 李旺, 王兴宝, 冯杰, 李文英

摘要：煤直接液化工艺中，除催化剂外，溶剂的组成和结构也是直接影响煤的转化率和液体产物油收率关键因素。近 10 a 稳定运行，在催化剂、操作条件无变化情况下，发现位于鄂尔多斯市伊金霍洛旗神华煤直接液化工厂的油收率与神华上海研究院中试装置的油收率结果有些许差距。为此，对分别来自神华上海研究院中试供氢溶剂(RS-S)和鄂尔多斯煤直接液化工厂供氢溶剂(RS- E) 的物理化学结构，如官能团和芳香结构等，采用红外光谱、同步荧光光谱、全二维气相色谱⁃质谱联用仪进行了定性定量分析。在此基础上，采用密度泛函理论计算了溶剂分子中氢化芳烃的 C—H 键键能及化学环境对其影响的因素。结果表明，2 种溶剂主要以带取代基的不饱和芳烃为主，芳环数集中在 2~4 环;RS-S 中氢化芳烃含量要比 RS-E 高 15.79%，环烷烃含量要比 RS-E 的低17.11%，说明 RS-E 被过度加氢，RS-S 的供氢能力要高于 RS-E;在一定程度上，芳环上不同取代基可以促进 C—H 键的断裂，当取代基取代四氢萘 1 位时，对 C1—H 键键能的影响最大，吸电子取代基比给电子取代基对四氢萘 C1—H 键解离能的影响更明显。 C—H 键键能与解离 H 原子后 C 原子上的自旋密度值呈现正相关性，H 原子解离后 C1 的自旋密度越小，C1—H 键键能越低，C1—H 越容易断裂;随着芳环数的增加，C—H 键键解离能降低，更容易断裂，导致稠环芳香族化合物更容易被加氢饱和。良好的供氢溶剂应该是由带取代基的、2~4环不饱和芳香烃组成的混合物。

免费下载

煤炭学报

2022年第10期

233

215
柔性氮掺杂活性多孔碳布的制备及其对CO2/CH4吸附分离和甲醇吸附研究

作者(Author)：高雅茹, 王燕, 李瑶

摘要：开发一种用于吸附和分离CO2/CH4以及吸附甲醇的经济、高效、安全的纳米多孔碳材料，以黏胶纤维织物为前体物质，以CO2为活化剂，采用一步碳化-活化方法制备柔性氮掺杂活性多孔碳布，并探讨活化温度对多孔碳孔隙结构发育和化学成分的影响。结果表明，活化温度800℃时制备的FPCC-A-800超微孔体积为0.29 m~3/g，占总孔体积的71%，含氮量为5.88%。在25℃和0.1 MPa压力下，FPCC-A-800对CO2的吸附量最高为3.13 mmol/g，根据理想吸附溶液理论(IAST)，计算二元混合气体CO2/CH4(体积比为50/50),FPCC-A-800的CO2/CH4选择性为2.35，这归因于FPCC-A-800优异的超微孔结构和适中的含氮量协同作用。活化温度900℃时制备FPCC-A-900，在25℃和0.009 5 MPa压力下其甲醇吸附量可达9.90 mmol/g，这是因为它具有最大的比表面积(1 159 cm~2/g)和总孔体积(0.54 cm~3/g)。活化温度700℃时制备的FPCC-A-700具有较高的含氮量，在低压范围展现出最优的CO2/CH4分离性能，根据Henry定律，25℃时其CO2/CH4选择性系数为3.36。实验表明，制备的柔性氮掺杂活性多孔碳布在治理温室气体、提高煤层气利用率和吸附工业甲醇等方面均具有较好的应用前景。

免费下载

河南理工大学学报（自然科学版）

2022年第06期

234

126